一种小电流接地故障选线装置制造方法及图纸

一种小电流接地故障选线装置，本发明专利技术的特征在于：具有与电网相接的ＰＴ／ＣＴ电路、滤波电路、运放电路、Ａ／Ｄ转换电路、ＦＰＧＡ数据采集电路、微处理器电路、出口电路。本发明专利技术突破传统选线方法，采用强大的硬件平台和先进的软件算法实现小电流接地选线系统单相接地故障选线，具有选线准确率高，对瞬时性故障或间歇性弧光接地反应灵敏，不受电网系统接地方式影响等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统低压配电网领域，特别是一种小电流接地系统单相接地故障 选线装置。 二.
技术介绍
我国低压配电网大都采用中性点非有效接地方式，系统发生单相接地故障时，由 于不产生短路电流，且线电压是对称的，仍可向负荷正常供电，不必立即切除发生单相接地 的供电线路，按规程要求允许继续运行1 2小时。但发生单相接地后非故障相的对地电压 升高为线电压，对系统绝缘带来隐患和威胁，如不及时处理可能发展成为两相或三相故障。目前国内的小电流接地选线装置主要采用基于稳态工频信号的选线理论，如基 波群体比幅比相法、能量法、5次谐波法、电流增量法等，从权威部门统计结果来看，在实际 运行中选线装置总体选线准确率差强人意，有些甚至只有20 30%，误选、拒选的概率很 大，小电流接地选线装置成了名副其实的“鸡肋”，使很多用户处于用或不用的两难境地。由 于消弧线圈的补偿作用，基于稳态工频信号的选线方法在理论上就无法做到100%正确，力口 上过渡电阻、互感器精度的影响以及间歇性电弧带来的不确定性等，这些因素导致故障线 路与非故障线路之间电气量特征的差别变小，难以识别，因此如何消除这些不利因素的影 响是小电流选线技术中亟待解决的难题。相对于稳态工频选线，暂态信号选线具有如下优势1)单相接地故障发生瞬间， 故障电流中含有丰富的暂态高频分量，是稳态下的十几倍到几十倍。2)暂态分量满足故障 线路幅值最大，故障线路暂态分量的相位与其它健全线路反向。3)消弧线圈对于暂态高频 分量的补偿作用很小，其影响可以忽略，不会对正确选线带来实质性的影响。三.
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种小电流接地故障选线装置，用于电力系统低压配电网单 相接地故障时的选出故障线路并告警。本专利技术的目的是这样达到的一种小电流接地故障选线装置，本专利技术的特征在于 具有与电网相接的一路以上的电压互感器和电流互感器的PT/CT电路、一路以上的与电压 互感器和电流互感器PT/CT电路及运放电路相连的滤波电路、一路以上的与滤波电路和A/ D转换电路相连的运放电路、与运放电路和FPGA数据采集电路相连的A/D转换电路、与A/D 转换电路和微处理器电路相连的FPGA数据采集电路、与FPGA数据采集电路和出口电路相 连的微处理器电路、与微处理器电路相连的出口电路、供各电路工作的电源电路。所述的小电流接地故障选线装置，其特征为其使用的软件流程为，开始后分别进 入任务1和任务2，任务1主要负责模拟量采集及判别启动，其工作流程为模拟量采集，到 判别是否故障启动？是则进入故障录波后结束；否故障启动则进入计算零序电压，再判别 零序电压是否大于定值？是设置故障启动标志后结束；否则结束；任务2主要负责选择接 地故障线路，其工作流程为判别是否故障启动？否回到任务2开始处继续循环判别，是故障启动则到查找故障启动点，再进入暂态量选线计算，再到报文处理及告警，再清故障启动 标志后结束。所述的小电流接地故障选线装置，其特征为所述的运放电路采用集成电路 0PA2227U。所述的小电流接地故障选线装置，其特征为所述的A/D转换电路采用精度为16 位，采样速率为250kSPS(kSPS 千个信号每秒)的模数转换集成电路。所述的小电流接地故障选线装置，其特征为所述的FPGA数据采集电路采用现场 可编程门阵列集成电路EPIC3T144C8。所述的小电流接地故障选线装置，其特征为所述的微处理器电路采用摩托罗拉 高性能的32位微控制单元，运算能力超过63MIPS(MIPS 每秒处理的百万级的机器语言指 令数)。 所述的小电流接地故障选线装置，其特征为所述的出口电路采用现场可编程门 阵列集成 电路EPM7064SLC84-10。所述的小电流接地故障选线装置，其特征为所述的暂态量选线计算采用对100 次谐波范围内的各次谐波进行比较计算，选取一个特征频带，对频带内的谐波大小进行比 较，认为谐波最大的即为故障线路。采用以上措施的本专利技术突破传统选线方法，采用强大的硬件平台和先进的软件算 法实现小电流接地系统单相接地故障选线，具有选线准确率高，对瞬时性故障或间歇性弧 光接地反应灵敏，不受电网系统接地方式影响等优点。本专利技术相对于稳态工频选线，暂态信号选线具有如下优势1)单相接地故障发生 瞬间，故障电流中含有丰富的暂态高频分量，是稳态下的十几倍到几十倍。2)暂态分量满 足故障线路幅值最大，故障线路暂态分量的相位与其它健全线路反向。3)消弧线圈对于暂 态高频分量的补偿作用很小，其影响可以忽略，不会对正确选线带来实质性的影响。通过西 安交通大学和国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心动模试验检测，选线准确率达 100%。四.附图说明附图1是本专利技术(实施例)的电路方框图；附图2是本专利技术(实施例)的采样系统部分电气原理图；附图3是本专利技术(实施例)的采样系统部分电气原理图；附图4是本专利技术(实施例)的CPU系统部分电气原理图；附图5是本专利技术(实施例)的CPU系统部分电气原理图；附图6是本专利技术(实施例)的CPU系统部分电气原理图；附图7是本专利技术(实施例)的CPU系统部分电气原理图；附图8是本专利技术(实施例)的CPU系统部分电气原理图；附图9是本专利技术(实施例)的CPU系统部分电气原理图；附图10是本专利技术(实施例)的CPU系统部分电气原理图；附图11是本专利技术(实施例)的软件流程图。以下再结合附图和实施例对本专利技术作进一步详述。五.具体实施例方式附图1给出了本专利技术实施例的电路方框图，本专利技术具有与电网相接的一路以上的电压互感器和电流互感器的PT/CT电路、一路以上的与电压互感器和电流互感器PT/CT电 路及运放电路相连的滤波电路、一路以上的与滤波电路和A/D转换电路相连的运放电路、 与运放电路和FPGA数据采集电路相连的A/D转换电路、与A/D转换电路和微处理器电路相 连的FPGA数据采集电路、与FPGA数据采集电路和出口电路相连的微处理器电路、与微处理 器电路相连的出口电路。附图2 3给出了专利技术实施例的采样系统部分电气原理图。附图4 10给出了 本专利技术实施例的CPU系统部分电气原理图。参看以上附图和结合以下的材料表即可完成本 专利技术硬件的制造。装置采用标准19英寸4U机箱，背插式结构。各插件强弱电回路完全隔离，减少了 外部电磁干扰信号在弱电侧的耦合，增强了装置的抗干扰能力。装置以摩托罗拉高性能的 32位微控制单元为核心处理器，配备功能强大的外围设备，具有极强的数据处理和信息存 储能力。内部结构采用插件式，各插件按照功能设计，主要包括电源插件、CPU插件、交流 采样插件、遥控插件等。 表1PT/CT模块材料表 表2滤波电路模块材料表 表3运放电路模块材料表 表4AD转换模块材料表 表5FPGA数据采集模块材料表 表6微处理器模块材料表 软件设计在小电流接地系统中，当线路发生单相接地故障发生时，故障信号中含有丰富的 谐波分量，流经故障线路的零序电流为其它线路暂态零序电流之和，这对任一频率的零序 电流分量都是成立的，即 ⑴(1)式中‘(/)、/。,(/)为故障线路j、健全线路i上任意频率f的零序电流分量；i =1 m，m为出线数。可以看出，在某个频率点上，当健全线路相位一致时，故障线路幅值等于所有健全 线路幅值之和且相位相反，即 ⑵目前用得最多的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小电流接地故障选线装置，其特征在于：具有与电网相接的一路以上的电压互感器和电流互感器的ＰＴ／ＣＴ电路、一路以上的与电压互感器和电流互感器ＰＴ／ＣＴ电路及运放电路相连的滤波电路、一路以上的与滤波电路和Ａ／Ｄ转换电路相连的运放电路、与运放电路和ＦＰＧＡ数据采集电路相连的Ａ／Ｄ转换电路、与Ａ／Ｄ转换电路和微处理器电路相连的ＦＰＧＡ数据采集电路、与ＦＰＧＡ数据采集电路和出口电路相连的微处理器电路、与微处理器电路相连的出口电路、供各电路工作的电源电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海峰，曾宇，杨露，
申请(专利权)人：北海银河科技继保电气有限公司，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]